----实验目的:掌握微生物发酵的基本流程和技术,通过红曲霉红色素的发酵制取过程,掌握菌种制备、培养基制备、发酵过程控制、发酵中间参数测定、成品测定等基本生物工程技术。对红曲霉最早的记载则是1895年Went氏等人的报导,从中国红曲中分离出的紫红红曲霉。迄今为止,人们分离出的红曲霉不下二十几种。七十年代初,人们开始对红曲霉进行更深入的研究。其中对其食用色素和产生的生理活性物质的研究是关注的焦点。近年来的研究发现,红曲含有被认为是当今最有前途的降脂药物--羟甲基戊二醛辅酶A(HMG-COA)还原酶抑制剂D,国内已有以红曲为主要成分的新药"血脂康"和"地奥脂必妥"等上市应用。研究表明,产红曲色素的红曲霉代表菌株有3种,其中以紫红曲霉的红曲色素产量最高。1.红曲霉形态特征红曲霉(Monascus)是??属小型丝状腐生真菌,属子囊菌亚门(Ascomycotina)不整囊菌纲(PIectomycetes)散囊菌目(Eurotiales)红曲科(Monascaceae)。该属霉菌在国内报道的有17种,中国科学院微生物菌种保藏管理委员会正式收集的重要红曲霉有8种48个菌株。无色至红色不规则块状物极多,在残留的种皮表面附有树枝状菌丝,糊粉粒极多,聚集成团,内胚乳细胞呈类多角形,壁菲薄,稍弯曲,胞腔内充满糊粉粒;菌丝量少,红色细长弯曲,有分枝,具横隔,内含气泡或油滴;分生孢子量多,淡红色,梨形或球形;子囊孢子量多,椭球形;闭囊壳偶见,大部分已破碎,球形,内含众多子囊孢子。红曲霉可以进行同宗配合,菌丝有分枝具有横隔,末端形成椭圆形子囊,其内部有数个球形抱子。2.红曲色素红曲色素是红曲霉在生长代谢过程中产生的红色天然色素。红曲霉是目前世界上唯一生产食用色素的微生物。红曲霉能够产生红、桔、黄三类红曲色素,并可通过多种方法提高其水溶性,且稳定性好。作为天然色素,安全性高,已证明不含黄曲霉毒素,而且经急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验以及致突变性试验都无毒性,也无致变作用。故红曲色素现已广泛应用为各种食品着色剂。红曲色素可以通过固体和液体发酵两种方法培养红曲霉,从而可以在生产中大量提取。红曲色素产品,目前国内大致有两类:传统的产品红曲米和红曲米提取物或深层发酵红曲霉提取物红曲红。2.1红曲色素的化学组成红曲色素中主要含6种不同的成分,其中有红色色素、黄色色素和紫色色素各两种。它们的化学组成和结构如下:OH15C7OCOOOMeMeOH11C5OCOOOMeMe红曲玉红素Monascorubrin红色C23H26O5红斑红曲素Rubropuncratin红色C21H22O5OH15C7OCONHOMeMeOH11C5OCONHOMeMe红曲玉红胺Monascorubramine紫色C23H27NO5红斑红曲胺Rubropunctamine紫色C21H23NO4OH15C7OCOOOMeMeOH11C5OCOOOMeMe安卡红曲黄素Ankaflavin黄色C23H30O5红曲素Monascin黄色C21H26O5这六种色素的物理化学性质互不相同,具有实际应用价值的主要是醇溶性的红色素、红斑素和红曲红素。红曲色素种的黄色成分约占5%,其性质比红色素稳定,但其含量少,所以仍使用红色素。红曲色素中的红、紫两种色素分离效果不好,一般混合使用。2.2红曲色素的种类将红曲色素用有机溶剂提取、分离,可以得到紫色针状结晶、红色针状结晶和黄色片状结晶。经过元素定性、熔点测定、光谱分析和核磁共振谱分析,已经确认出红曲色素中的6种成分。可分为3类,即红色素Mnascorubramin与Rubropunctamine、橙色素Monascorubin与Rubropunctatin及黄色素Ankaflavin与Monascin,它们是属于Azaphilones类的真菌代谢物,构造极为类似。除了上述6种色素外,日本学者认为还有其它若干种色素成分存在于红曲中。1993年我国学者郭东川等通过用有机溶剂萃取和两次胶柱层析,从红色红曲霉培养物中分离得到另外2种色素,以高压液相色谱测定确认为纯品。通过元素组分分析、核磁共振谱,快离子轰击质谱和高分辨质谱分析确定,该两种色素成分为C25H31O5N和C23H27O5N,分子量分别为425和397。2.3红曲色素的稳定性红曲色素是混合色素,因此其中任何一种色素颜色变化都会对整体有影响。红曲色素在应用中最大的缺点就是不够稳定,即耐光性差。红曲色素对日光敏感性较差,易于退色。受光时间越长,退色程度也越大。红曲色素的色调不象其它天然色素那样易随pH值的改变而发生显著变化。其80%乙醇提取液在pH1~12范围内的最大吸收波长在480~520nm之间,pH11时仍呈现红色。红曲色素的热稳定性很好,优于其它合成色素,即使天然色素中其耐热性也属优良红曲色素在